KR101251765B1 - 동력 전달장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 동력 전달장치는 링 기어와, 상기 링 기어의 일측에 치합된 제1 기어 및 제2 기어와, 상기 제1 기어 및 제2 기어 사이에 배치되어 회전 방향에 따라 제1 기어 또는 제2 기어 중 어느 하나를 향해 이동하여 결합되는 클러치와, 상기 클러치에 동력을 제공하는 구동축을 포함한다.
상기와 같은 발명은 회전 방향에 따라 클러치를 서로 다른 기어에 결합시킴으로써, 구조 단순화 및 내구성, 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

동력 전달장치{APPARATUS OF POWER TRANSMISSION}
본 발명은 동력 전달장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동력 전달장치의 내구성 및 신뢰성을 향상시키기 위한 동력 전달장치에 관한 것이다.
일반적으로, 동력 전달장치는 자전거, 오토바이 등 이륜차에 설치되며, 이러한 동력 전달장치는 적은 힘으로 보다 높은 구동력을 얻을 수 있도록 모터 등을 사용하여 원동력을 제공한다.
이러한 동력 전달장치는 모터의 출력을 보다 극대화시키기 위해 기어 시스템을 활용하고 있으며, 모터의 정방향 뿐만 아니라 역방향 회전을 이용하여 변속이 가능하도록 개발되고 있다.
하지만, 종래 동력 전달장치는 핀이나 스프링에 의해 모터의 회전을 변환시키기 때문에 많은 부품수의 요구와 복잡한 조립성에 의해 내구성 및 신뢰성이 떨어지는 문제점이 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 부품수를 줄이고 그 구조를 단순화시키기 위한 동력 전달장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 동력 발전장치의 내구성 및 신뢰성을 향상시키기 위한 동력 전달장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 동력 전달장치는 링 기어와, 상기 링 기어의 일측에 치합된 제1 기어 및 제2 기어와, 상기 제1 기어 및 제2 기어 사이에 배치되어 회전 방향에 따라 제1 기어 또는 제2 기어 중 어느 하나를 향해 이동하여 결합되는 클러치와, 상기 클러치에 동력을 제공하는 구동축을 포함한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 동력 전달장치는 일방향으로 회전되는 링 기어와, 상기 링 기어를 선택적으로 회전시키는 제1 기어 및 제2 기어와, 회전 방향에 따라 상기 제1 기어 및 제2 기어 중 어느 하나에 치합되어 회전시키는 클러치를 포함한다.
본 발명은 구동축이 정방향 또는 역방향으로 회전되어도 링 기어는 항상 일정한 방향 예컨대, 정방향으로 회전되기 때문에 하나의 모터에 의해 다양한 속도 변환을 이룰 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 회전 방향에 따라 클러치를 서로 다른 기어에 결합시킴으로써, 구조 단순화 및 내구성, 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 종래 핀과 스프링을 제거함으로써, 부품수 감소 및 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 동력 전달장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 동력 전달장치의 링 기어 내측에 구비된 부품들을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 동력 전달장치를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 동력 전달장치의 구동축을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 동력 전달장치의 구동축에 결합되는 클러치의 일부를 나타낸 사시도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 동력 전달장치의 동작을 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력 전달장치를 나타낸 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 동력 전달장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 동력 전달장치의 링 기어 내측에 구비된 부품들을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 동력 전달장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 동력 전달장치의 구동축을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 동력 전달장치의 구동축에 결합되는 클러치의 일부를 나타낸 사시도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 동력 전달장치의 동작을 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 동력 전달장치는 링 기어(100)와, 상기 링 기어(100)의 일측에 치합되는 제1 기어(200) 및 제2 기어(300)와, 상기 제1 기어(200) 및 제2 기어(300) 사이에 배치되어 회전 방향에 따라 제1 기어(200) 또는 제2 기어(300) 중 어느 하나를 향해 이동하여 결합되는 클러치(400)와, 상기 클러치(400)에 동력을 제공하는 구동축(500)을 포함한다.
링 기어(100)는 내부가 관통 형성된 링 형상으로 형성되고, 일정 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 링 기어(100)에는 자전거와 같은 이륜차의 휠 또는 페달축(미도시)과 연결될 수 있다.
링 기어(100)의 내측에는 제1 기어(200)와 제2 기어(300)가 배치된다. 제1 기어(200)와 제2 기어(300)는 이격 배치되며 링 기어(100)의 내측과 치합되어 링 기어(100)를 회전시킬 수 있다.
제1 기어(200)는 일정 두께를 가지는 원형의 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 제1 기어(200)의 외측면은 링 기어(100)의 내측면과 맞물려 치합된다. 제1 기어(200)의 중심부에는 관통 형성된 관통 구멍이 형성되며, 관통 구멍을 통해 구동축(500)이 제1 기어(200)의 내측을 통과할 수 있다.
제2 기어(300)는 제1 기어(200)와 이격 배치되며, 링 기어(100)의 내측과 치합되어 링 기어(100)를 회전시킨다. 제2 기어(300)는 제2 선 기어(Sun Gear, 320)와 제2 유성 기어(Planet Gear, 340)를 포함할 수 있다.
제2 선 기어(320) 일정 두께를 가지는 원형의 플레이트 형상으로 형성되며, 제2 유성 기어(340)는 제2 선 기어(320)의 외측에 구비될 수 있다. 제2 유성 기어(340)는 제2 선 기어(320)의 동심원 상으로 다수개가 구비될 수 있으며, 제2 선 기어(320)와 반대 방향으로 회전된다.
이로 인해 제2 선 기어(320)가 회전되면, 제2 선 기어(320)의 동심원 상에 배치된 제2 유성 기어(340)는 제2 선 기어(320)와 반대 방향으로 회전되고, 제2 유성 기어(340)의 외측에 치합된 링 기어(100)는 제2 유성 기어(340)와 동일한 방향으로 회전될 수 있다.
제1 기어(200) 및 제2 기어(300) 사이에는 클러치(400)가 배치된다. 클러치(400)는 제1 기어(200) 및 제2 기어(300) 사이에 배치되어 제1 기어(200) 또는 제2 기어(300) 중 어느 하나를 회전시킬 수 있다.
이를 위해 클러치(400)는 제1 기어(200) 및 제2 기어(300)와 일정 거리 만큼 이격된 상태에서 제1 기어(200)와 결합되도록 이동할 수 있으며, 이와 반대로 제2 기어(300)와 결합되도록 이동할 수 있다.
클러치(400)의 이동 방향은 클러치(400)의 회전 방향에 따라 결정될 수 있으며, 예컨대, 클러치(400)가 정방향으로 회전되면 제1 기어(200)와 결합하도록 이동되며 클러치(400)가 역방향으로 회전되면 제2 기어(300)와 결합하도록 이동될 수 있다.
클러치(400)와 제1 기어(200) 및 제2 기어(300)는 면 접촉을 통해 서로 맞닿아 결합될 수 있으며, 서로 대면하는 클러치(400)의 일면과 제1 기어(200) 또는 제2 기어(300)의 일면에 별도의 결합 부재(미도시)가 더 형성될 수도 있다.
클러치(400)는 제1 클러치(420)와 제2 클러치(440)를 포함할 수 있다. 제1 클러치(420)는 제1 기어(200)와 대면하는 위치에 형성되며, 제1 클러치(420)는 제1 기어(200)와 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
제1 클러치(420)는 제2 클러치(440)와 일체로 형성될 수도 있으며, 이와 달리 제1 클러치(420)를 별도로 형성한 후 제2 클러치(440)와 결합될 수도 있다.
제2 클러치(440)는 제2 기어(300) 예컨대, 제2 선 기어(320)의 크기에 대응되는 크기로 형성될 수 있으며, 제2 클러치(440)는 제2 선 기어(320)와 면 접촉되어 결합될 수 있다.
이로 인해 제2 클러치(440)는 제2 선 기어(320)의 외측에 형성된 제2 유성 기어(340)와는 간섭되지 않게 된다.
상기에서는 제1 클러치(420) 및 제2 클러치(440)가 제1 기어(200)와 제2 기어(300)의 크기에 대응하도록 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 제1 기어(200) 및 제2 기어(300)의 크기보다 작게 형성될 수도 있다.
클러치(400)의 중심부는 관통 구멍이 형성되며, 클러치(400)의 관통 구멍에는 구동축(500)이 결합될 수 있다. 구동축(500)은 모터(미도시)에 연결되어 모터의 회전력에 의해 동력을 클러치(400)에 전달할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 구동축(500)은 원형의 바 형상으로 형성될 수 있으며, 구동축(500)의 끝단에는 구동축(500)의 둘레를 따라 나선형의 그루브(Groove, 520)가 더 형성될 수 있다.
그루브(520)에는 클러치(400)가 결합되어 나선형의 그루브(520)를 따라 이동되며, 이로 인해 클러치(400)는 제1 기어(200)를 향하거나 제2 기어(300)를 향하는 방향으로 이동될 수 있다.
클러치(400)를 구동축(500)에 형성된 그루브(520)에 결합시키기 위해 클러치(400)의 중심부에는 돌출된 나사산(460)이 더 형성될 수 있다.
이로 인해 클러치(400)의 나사산(460)은 구동축(500)에 형성된 그루브(520)에 끼워져 결합될 수 있으며, 나사산(460)은 구동축(500)의 회전에 의해 그루브(520)를 따라 이동하게 된다.
구동축(500)이 정방향으로 회전되면 클러치(400)는 제1 기어(200)를 향해 이동되어 제1 기어(200)와 결합될 수 있으며, 구동축(500)이 역방향으로 회전되면 클러치(400)는 제2 기어(300)를 향해 이동되어 제2 기어(300)와 결합될 수 있다.
구동축(500)의 끝단에 형성된 그루브(520)의 양 끝단 거리(D)는 제1 기어(200)와 제2 기어(300)의 사이의 거리에 대응될 수 있으며, 이로부터 클러치(400)는 그루브(520)의 양 끝단의 거리만큼 이동되어 제1 기어(200) 또는 제2 기어(300) 중 어느 하나와 결합될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 구동축(500)이 정방향으로 회전되면, 구동축(500)에 결합된 클러치(400)는 제1 기어(200)의 방향으로 이동하여 제1 기어(200)와 결합된다.
클러치(400)는 구동축(500)과 동일한 방향 예컨대, 정방향으로 회전되고, 클러치(400)와 결합된 제1 기어(200)는 클러치(400)의 회전 방향과 동일한 정방향으로 회전된다.
이로 인해 제1 기어(200)의 외측에 치합된 링 기어(100)도 제1 기어(200)를 따라 정방향으로 회전된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 구동축(500)이 역방향으로 회전되면, 구동축(500)에 결합된 클러치(400)는 제2 기어(300)의 방향으로 이동하여 제2 선 기어(320)와 결합된다.
클러치(400)는 구동축(500)과 동일한 방향 예컨대, 역방향으로 회전되고, 클러치(400)와 결합된 제2 선 기어(320)는 클러치(400)의 회전 방향과 동일한 역방향으로 회전된다.
제2 선 기어(320)가 역방향으로 회전되면, 제2 선 기어(320)의 외측에 치합된 제2 유성 기어(340)는 제2 선 기어(320)와 반대 방향 예컨대, 정방향으로 회전된다.
제2 유성 기어(340)가 정방향으로 회전됨에 따라 제2 유성 기어(340)에 치합된 링 기어(100)는 제2 유성 기어(340)와 동일한 방향 예컨대, 정방향으로 회전된다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 동력 전달장치는 구동축(500)이 정방향 또는 역방향으로 회전되어도 링 기어(100)는 항상 일정한 방향 예컨대, 정방향으로 회전되기 때문에 하나의 모터에 의해 다양한 속도 변환을 이룰 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 구동축(500)의 회전 방향에 따라 클러치(400)를 서로 다른 기어(200, 300)에 결합시킴으로써, 조립성 향상에 의한 내구성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 종래 핀과 스프링을 제거함으로써, 부품수 감소 및 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력 전달장치를 나타낸 단면도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력 전달장치는 링 기어(100)와, 상기 링 기어(100)의 외측에 치합되는 제1 기어(200)와, 상기 제1 기어(200)와 이격 배치되어 링 기어(100)의 내측에 치합되는 제2 기어(300)와, 상기 제1 기어(200) 및 제2 기어(300)의 사이에 배치되어 제1 기어(200) 또는 제2 기어(300) 중 어느 하나와 결합되어 회전시키는 클러치(400)와, 상기 클러치(400)에 동력을 제공하는 구동축(500)을 포함한다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력 전달장치 중 제2 기어(300)에 대한 구성은 앞서 설명한 실시예와 동일하므로 생략한다.
링 기어(100)는 중심부가 개방 형성된 링 형상으로 형성되며, 제1 링 기어(120)와 상기 제1 링 기어(120) 보다 큰 직경을 가지는 제2 링 기어(140)를 포함한다. 이로부터 링 기어(100)의 단면은 계단 형상을 이룰 수 있다.
제1 링 기어(120)의 일측에는 제1 기어(200)가 마련되고, 제1 기어(200)는 제1 링 기어(120)의 외측에 치합되어 제1 링 기어(120)를 회전시킨다.
제1 기어(200)는 제1 선 기어(220)와 제1 유성 기어(240)를 포함할 수 있다. 제1 유성 기어(240)는 제1 선 기어(220)의 외측에 동심원을 따라 다수개가 배치될 수 있으며, 이로부터 제1 유성 기어(240)는 제1 선 기어(220)와 반대 방향으로 회전될 수 있다.
제1 유성 기어(240)의 일측에는 보조 기어(260)가 더 마련될 수 있다. 보조 기어(260)는 제1 유성 기어(240)와 일체로 형성될 수 있으며, 이와 달리, 제1 유성 기어(240)와 별도로 형성된 후 제1 유성 기어(240)와 결합될 수도 있다.
보조 기어(260)의 내측에는 제1 링 기어(120)가 배치될 수 있으며, 이로부터 제1 링 기어(120)는 보조 기어(260)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전될 수 있다.
제2 링 기어(140)의 내측에는 제2 기어(300)가 구비될 수 있으며, 제2 링 기어(140)는 제2 기어(300)의 제2 유성 기어(340)와 동일한 방향으로 회전될 수 있다.
제1 기어(200) 및 제2 기어(300)의 사이에는 클러치(400)가 배치될 수 있다. 클러치(400)는 일정 두께를 가지는 원형의 플레이트 형상으로 형성되며, 회전 방향에 따라 제1 기어(200) 또는 제2 기어(300)의 방향으로 이동 결합하여 제1 기어(200) 또는 제2 기어(300) 중 어느 하나를 회전시킬 수 있다.
클러치(400)는 제1 기어(200)의 제1 선 기어(220)의 크기와 대응되거나 그 보다 작게 형성될 수 있으며, 이로부터 제1 유성 기어(240)와는 별도로 작동될 수 있다.
또한, 클러치(400)는 제2 기어(300)의 제2 유성 기어(340)와 간섭이 발생하지 않도록 제2 선 기어(320)의 크기와 대응되거나 그 크기보다 작게 형성될 수 있다.
상기에서는 클러치(400)를 제1 선 기어(220)와 제2 선 기어(320)의 크기 보다 작게 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 각각의 제1 선 기어(220)와 제2 선 기어(320) 크기와 대응되도록 2개로 형성될 수도 있다.
이에 따라, 구동축(500)이 정방향으로 회전되면, 클러치(400)는 제1 기어(200)를 향해 이동하여 제1 선 기어(220)와 결합될 수 있다. 이로 인해 제1 선 기어(220)는 구동축(500)과 동일 방향 예컨대, 정방향으로 회전할 수 있다.
제1 선 기어(220)에 외측에 치합된 제1 유성 기어(240)는 제1 선 기어(220)와 다른 방향 예컨대, 역방향으로 회전되고, 제1 유성 기어(240)에 결합된 보조 기어(260)도 역방향으로 회전된다.
이에, 보조 기어(260)의 내측에 치합된 링 기어(100)는 보조 기어(260)의 반대 방향 예컨대, 정방향으로 회전될 수 있다.
반면, 구동축(500)이 역방향으로 회전되면, 클러치(400)는 제2 기어(300)를 향해 이동하여 제2 선 기어(320)와 결합될 수 있다. 제2 선 기어(320)는 구동축(500)과 동일 방향 예컨대, 역방향으로 회전될 수 있다.
제2 선 기어(320)의 외측에 치합된 제2 유성 기어(340)는 제2 선 기어(320)와 다른 방향 예컨대 정방향으로 회전될 수 있다. 제2 유성 기어(340)의 외측에 치합된 링 기어(100)는 제2 유성 기어(340)와 동일한 방향 예컨대, 정방향으로 회전될 수 있다.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 링 기어 200: 제1 기어
300: 제2 기어 320: 제2 선 기어
340: 제2 유성 기어 400: 클러치
420: 제1 클러치 440: 나사산
500: 구동축 520: 그루브

Claims (15)

  1. 링 기어;
    상기 링 기어의 일측에 치합된 제1 기어 및 제2 기어;
    상기 제1 기어 및 제2 기어 사이에 배치되어 회전 방향에 따라 제1 기어 또는 제2 기어 중 어느 하나를 향해 이동하여 결합되는 클러치; 및
    상기 클러치에 동력을 제공하는 구동축;
    를 포함하고,
    상기 클러치가 정회전되면 제1 기어와 결합되어 링 기어를 정회전시키고, 클러치가 역회전되면 제2 기어와 결합되어 링 기어를 정회전시키는 동력 전달장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 기어 및 제2 기어는 링 기어의 내측에 서로 이격 배치되는 동력 전달장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동축에는 나선형의 그루브가 형성되고 상기 클러치는 나선형의 그루브를 따라 이동되는 동력 전달장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 기어는 제2 선 기어와, 상기 제2 선 기어의 외측에 맞물려 결합되는 제2 유성 기어를 포함하는 동력 전달장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 유성 기어는 제2 선 기어의 동심원 상에 다수개가 배치되는 동력 전달장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 클러치는 제1 기어와 대응되는 크기의 제1 클러치와 제2 기어와 대응되는 크기의 제2 클러치를 포함하는 동력 전달장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 링 기어는 제1 링 기어와, 상기 제1 링 기어보다 큰 직경을 가지는 제2 링 기어를 포함하는 동력 전달장치.
  9. 링 기어;
    상기 링 기어의 일측에 치합된 제1 기어 및 제2 기어;
    상기 제1 기어 및 제2 기어 사이에 배치되어 회전 방향에 따라 제1 기어 또는 제2 기어 중 어느 하나를 향해 이동하여 결합되는 클러치; 및
    상기 클러치에 동력을 제공하는 구동축;
    을 포함하고,
    상기 링 기어는 제1 링 기어와, 상기 제1 링 기어보다 큰 직경을 가지는 제2 링 기어를 포함하며,
    상기 제1 기어는 제1 링 기어의 외측에 맞물려 치합되는 동력 전달장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 기어는 제1 선 기어와, 상기 제1 선 기어의 외측에 배치된 제1 유성 기어를 포함하는 동력 전달장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 유성 기어의 일측에는 보조 기어가 더 형성되고, 상기 보조 기어의 내측에 제1 링 기어가 치합되는 동력 전달장치.
  12. 삭제
  13. 일방향으로 회전하는 링 기어;
    상기 링 기어를 선택적으로 회전시키는 제1 기어 및 제2 기어; 및
    회전 방향에 따라 상기 제1 기어 및 제2 기어 중 어느 하나에 치합되어 회전시키는 클러치;
    를 포함하고,
    상기 클러치가 정방향으로 회전하면 제1 기어와 결합되어 링 기어를 정회전시키고, 클러치가 역방향으로 회전하면 제2 기어와 결합되어 링 기어를 정회전시키는 동력 전달장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 기어는 클러치와 결합되어 정회전되는 제2 선 기어와, 상기 제2 선 기어에 치합되어 역방향으로 회전되는 제2 유성 기어를 포함하고, 상기 제2 유성 기어는 링 기어의 내측에 치합되는 동력 전달장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 기어는 정방향으로 회전되는 제1 선 기어와, 상기 제1 선 기어에 치합되어 역방향으로 회전되는 제1 유성 기어와, 상기 제1 유성 기어에 결합되어 역방향으로 회전되는 보조 기어를 포함하고, 상기 보조 기어는 링 기어의 외측에 치합되는 동력 전달장치.
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